太阳光经过八分钟之后才能到达地球,人类看到的是过去吗?

2025-02-22 21:55:55
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回答1:

我们之所以能够观察到周围的景象以及浩瀚的星空,必须归功于光线连续不断地传播。在历史上很长一段时间,人们认为人眼看物体的速度是最快的,再远的距离只要一睁眼就会被眼睛所捕捉,后来随着天文学和医学的不断发展,人们逐渐意识到人眼能够看到物体,是一种完全被动的状态,不是眼睛去“看”的结果,而是光线传输到眼睛引发生理反应的结果。

我们所处的宇宙空间是一个三维的空间,如果加上时间因素,那么就构成了一个四维时空,在这个四维时空里,任何物体包括光线的运动,都以空间的改变和时间的改变为主要标志,在空间和时间变换的过程中产生了改变状态的相对快慢,我们把这个快慢程度称之为速度。而光速虽然是运动速度最快的物质,但是只要通过一定的距离就要花费相应的时间,我们人眼捕捉到景象又以光线作为基本保障,因此我们看到的世界永远都是“过去时”。

从太阳内部来看,其每时每刻都在发生的核聚变反应,是向外释放光和热的重要来源。以4个氢原子通过量子隧穿效应的方式,在1000万摄氏度的高温条件下,即可引发质子-质子链式反应,从而聚合形成1个氦原子核,同时释放出相应的伽马射线、中微子以及部分能量。

其中伽马射线以光子为载体进行能量传输,但是由于太阳内核的物质密度极高,温度和压力都非常巨大,充满着由自由原子和电子构成的非常致密的等离子环境,携带高能量的光子一经形成,就会立即被周围的等离子体所碰撞和吸收,然后重新激发形成新的光子,如此反复,在太阳内部经核聚变所形成的光子,可能需要十几万年才能到达太阳的表面,最终才能向宇宙空间中散发。

因此,从太阳表面经过8分钟到达地球的光子,实际上有可能在十几万年之前就已经形成,只不过在一定程度上改变了承载能量的多少而已。

从人眼看到物体的原理来看,当光线照射到眼球之上时,光线中的可见光部分会通过角膜、晶状体和玻璃体的折射,最后在眼球后面的视网膜上成像,视网膜上的感光细胞这时候就发挥了作用,形成光刺激信号,通过视神经传输到大脑皮层,大脑皮层中的视觉中枢系统会对这种刺激信号进行处理,最终我们就可以得到关于光线的判断,而我们周围的物体,除了一部分是自发光源以外,绝大部分都是反射的太阳光线,因此我们就可以得出物体(包括光源)的明亮程度、颜色、大小、形态、是否运动等方面的特点和规律。

无论是太阳,还是夜空中距离更为遥远的恒星,抑或是反射太阳光线的月亮和金木水火土等行星,我们在夜空中能够捕捉到它们的身影,得益于其所发射或者反射的光线是连续不断的,那么在人眼中所形成的光刺激信号也是连续的,处在我们周围的其它物体也是这样的一个道理,因此给了我们一种错觉,就是一睁开眼睛,我们就能够看到周围的物体,就能看到太阳,就能看到夜空中的星星,好像根本不需要任何时间一样。

对于光的速度,在历史上相当长的时间内,人们以为它是无穷大的,即没有上限,再远的距离都能够瞬间到达。

进入17世纪以后,随着物理学和观测技术的不断发展,众多科学家围绕光的速度问题开展了诸多实验监测,比较著名的有伽利略的“两山熄灯”法、罗默的木星卫星掩食法、布拉德利的恒星光行差法、斐索的齿轮测速法等等,后来随着电子工业技术的发展,激光干涉法、无线电干涉法等新技术又得到了深入的应用,光速的测量精度日益提升,后来在1983年,国际计量大会将基于激光干涉法测算出的光速值进行了确定,即将光速值固定为299792458米每秒,并重新定义了“米”的基准。

在此基础上,我们可以精确地计算出月球反射的光到达地球的时间为1.28秒,太阳光到达地球的时间为8分18秒,因此我们所看到的月球和太阳,实际上是1.28秒之前以及8分18秒之前的状态。将空间尺度再放大一些,科学家们确定了光线1年所走过的路程长度为1光年,比如距离太阳系最近的恒星-比邻星,其所发出的光线需要经过4.22年才能到达地球,夜空中最亮的河外星系中的恒星-天狼星,其所发出的光线得需要8.6年才能被我们看到。而我们常看到的可观测宇宙半径为465亿光年,则意味着从138亿年前宇宙大爆炸的那一刻开始算起,缘于宇宙空间膨胀的原因,来自那里的光线需要465亿年才能到达地球。

因此,我们通过高级天文观测仪器接收的那个区域的宇宙微波背景辐射,实际上是宇宙大爆炸刚开始时的状态,也就是看到的是“婴儿宇宙”的面貌。

从某种意义上来说,距离我们越远区域中的物体,我们看到的状态与它实际上目前所处状态之间的时间差就越大,就像我们被一层层“时间围墙”所围住一样,而可观测宇宙的边界,就是光速的上限带给我们的观测极限,我们穷极所能,也无法窥探可观测宇宙之外的景象,即使它是真实存在的。